计算机系统基础实训六-ShellLab实验

实验目的与要求

1、让学生更加理解进程控制的概念和具体操作方法；

2、让学生更加理解信号的概念和具体使用方法；

3、让学生更加理解Unix shell程序的原理和实现方法；

实验原理与内容

shell是一种交互式的命令行解释器，能代表用户运行程序。shell反复打印一个提示符等待stdin上的命令行，然后按照命令行的内容执行命令，如下图所示：

命令行是由空格分隔的ASCII字符串。命令行的第一个字符串要么是一个内置命令的名称，要么是一个可执行文件的路径名，剩下的字符串则为命令行参数。如果命令行的第一个字符串是一个内置命令，则shell会立即在当前进程中执行该命令。如果命令行的第一个字符串不是一个内置命令，shell会假定该字符串是一个可执行文件的路径名，在这种情况下shell会创建一个子进程并在子进程的上下文中加载和执行该可执行文件。每运行一个可执行文件将创建一个子进程，这些子进程组成shell的工作集，工作集中的各个子进程可以通过Unix管道进行连接。

如果命令行以符号“&”结尾，那么程序会在后台执行，这意味着shell不会等待程序的终止，shell会立即打印提示符并等待下一个命令输入。否则，程序会在前台执行，这意味着shell会等待程序终止后才能接收下一个命令行的输入。因此，在某一时刻系统中最多只能有一个前台任务，但是可以有任意数量的后台任务。

例如，输入命令行“jobs”会使得shell执行“jobs”这个内置命令。如果输入“/bin/ls -l -d”，则shell会在前台运行“/bin/ls”可执行文件，一般来说shell会保证程序会从可执行文件的main()函数开始执行，main()函数的声明如下所示：

int main(int argc, char *argv[])

在这个例子里参数argc和argv会有以下的值：

·argc == 3

·argv[0] == “/bin/ls”

·argv[1]== “-l”

·argv[2]== “-d”

如果输入命令“/bin/ls -l -d &”，则shell会在后台执行“/bin/ls”程序。

Unix shell支持任务控制的概念，它允许用户将任务在后台和前台之间来回切换，并更改任务中进程的状态（运行、停止或终止）。输入ctrl-c将导致一个SIGINT信号被传递到前台任务中的每个进程。这个SIGINT信号的默认操作是终止进程。类似地，输入ctrl-z会传递SIGTSTP信号给前台任务中的每个进程。SIGTSTP的默认操作是让一个进程处于停止状态，直到接收SIGCONT唤醒信号。Unix shell还提供各种支持任务控制的内置命令。例如：

• jobs: 列出正在运行或已经停止的后台任务.

• bg <job>: 将一个停止的后台任务启动起来.

• fg <job>: 将一个正在执行的或已经停止的后台任务切换到前台并运行起来.

• kill <job>:终止一个任务.

本实验的内容是编写一个简单的shell程序“tsh”，“tsh”要具有以下功能：

（1）命令行提示符字符串应为“tsh> ”。

（2）用户输入的命令行应由一个命令名称以及0个或多个参数所组成，命令名称和各个参数之间用一个或多个空格隔开。如果命令名称是一个内置命令，则tsh将在当前进程马上执行该命令然后才能接收下一个命令行输入。否则tsh应该假设该命令名称是一个可执行文件，并在子进程的上下文中加载和执行该可执行文件。

（3）tsh不需要有管道和IO重定向功能。

（4）输入ctrl-c（或ctrl-z）将发送一个SIGINT（或SIGTSTP）信号到当前前台任务以及该任务的任何子进程（它fork出来的任何子进程）。如果当前没有前台任务，则信号不应该产生任何作用。

（5）如果命令行是以“&”结尾的话，则命令要在后台执行，否则要在前台执行。

（6）tsh要给每一个任务分配一个正整数作为进程ID（PID）或任务ID（JID）。JID在命令行通过“%”进行引用，例如“%5”代表JID 5。而PID在命令行中直接通过数字引用，例如“5”代表PID 5。

（7）tsh要支持下列内置命令：

quit：终止并退出tsh程序；

jobs：列出所有后台任务；

bg <job>：给<job>发送一个SIGCONT信号使其在后台继续运行起来，<job>参数可以是PID或JID。

fg <job>：给<job>发送一个SIGCONT信号使其在前台继续运行起来，<job>参数可以是PID或JID。

（8）tsh要回收其所有的僵死子进程。如果任何进程因接收到没有在其进程中被捕获的信号而终止，那么tsh应该识别到这个事件，并打印一条带有进程PID和对该信号描述的信息。

实验设备与软件环境

1．Linux操作系统—64位 Ubuntu 18.04

2. C编译环境(gcc)

3. 计算机

实验过程与结果（可贴图）

1、BuiltinCmd()函数的实现：通过比较用户输入与预设的内置指令列表，决定是否直接在当前进程内执行对应功能。若匹配成功，则直接调用相应函数并返回1；否则，表明该指令非内置，返回0以进一步处理

2、Eval()函数解析逻辑：

主要的思路：可以通过书上P525的eval函数写法和所需的功能来完成函数

创建处理输入的数据的函数，调用parseline函数解析命令行
使用builtin_cmd( )函数判断内置命令，如果是的话直接执行
如果不是内置命令的话，就先阻塞信号，再调用fork创建子进程
在子进程中，首先接触阻塞，设置id号，调用execve来执行job
父进程判断作业是否后台运行，是的话调用addjob函数将子进程job加入job链表中，解除阻塞，调用waifg函数等待前台运行完成。不是的话后台工作则打印进程组jid和子进程pid以及命令行字符串。

在执行新程序之前，子程序必须确保解开对SIGCHLD信号的阻塞。父进程必须使用sigprocmask在它派生子进程之前也就是调用fork()函数之前阻塞SIGCHLD信号，之后解除阻塞；在通过调用addjob将子进程添加到作业列表之后，再次使用sigprocmask，解除阻塞。

自动测试tsh：

·按test01.txt测试,对比tshref的运行输出;

·按rtest01.txt测试,对比tshref的运行输出;

得出的结果一致

·trace03.txt测试tsh（对比tshref）命令及前台作业功能,正常：

3、sigchld_handler()函数：处理信号（课本P544）

函数原型：void sigchld_handler(int sig)，参数为信号类型

一个进程可以通过调用 waitpid() 函数来等待它的子进程停止。如果回收成功，则返回为子进程的 PID, 如果 WNOHANG, 则返回为 0, 如果其他错误，则为 -1。

用while循环调用waitpid直到它所有的子进程停止。

3、sigchld_handler()函数：处理信号（课本P544）

函数原型：void sigchld_handler(int sig)，参数为信号类型

一个进程可以通过调用 waitpid() 函数来等待它的子进程停止。如果回收成功，则返回为子进程的 PID, 如果 WNOHANG, 则返回为 0, 如果其他错误，则为 -1。

用while循环调用waitpid直到它所有的子进程停止。

4、sigint_handler()函数：

调用函数fgpid返回前台进程pid

如果当前进程pid不为0，那么调用kill函数发送SIGINT信号给前台进程组

在2中调用kill函数如果返回值为-1表示进程不存在。输出error

5、waitfg（）函数：等待一个前台作业结束，或者说是阻塞一个前台的进程直到这个进程变为后台进程

函数原型：void waitfg(pid_t pid) ，参数为进程ID

判断当前的前台的进程组pid是否和当前进程的pid是否相等，如果相等则sleep直到前台进程结束。

4、do_bgfg()函数：实现内置命令bg 和 fg

函数原型：void do_bgfg(char **argv)，参数为argv 参数列表

首先通过getjobjid函数判断输入的pid/jid对应的进程是否存在；

无论是bg还是fg，都需要让其继续运行(不论为停止状态还是运行状态)；

如果是bg，将作业状态设置为BG表示后台运行；

如果是fg，将作业状态设置为FG表示前台运行，并等待前台作业终止；

前3关做完了，后面的关卡看一下trace__的文件

第四关-后台与前台任务处理：当命令以"&"%"标识符结束时，表明任务需在后台异步执行，shell随即打印提示符准备接收新的命令。否则，任务在前台执行，即shell等待该任务完成才继续。此外，确保了前台仅单一任务，但可同时有多个后台任务并发。

第五关-处理jobs内置命令：分别运行了前台echo、后台myspin、前台echo、后台myspin，然后需要实现一个内置命令job，功能是显示目前任务列表中的所有任务的所有属性

第六关-信号处理机制：集成对SIGINT和SIGTSTP信号的响应，分别对应于用户按下Ctrl-C与Ctrl-Z。信号处理逻辑确保无前台任务时，信号不触发任何动作；反之，适配对任务发送信号并执行默认行为——终止或暂停。

第七关-仅将SIGINT转发给前台作业：第七关测试的是只将SIGINT转发给前台作业。这里的命令行其实根据前面的就很好理解了，就是给出两个作业，一个在前台工作，另一个在后台工作，接下来传递SIGINT指令，然后调用内置指令jobs来查看此时的工作信息，来对比出是不是只将SIGINT转发给前台作业。

第八关-仅将SIGTSTP转发到前台作业：需要将SIGTSTP转发给前台作业。根据这个信号的作用，也就是该进程会停止直到下一个SIGCONT也就是挂起，让别的程序继续运行。这里也就是运行了后台程序，然后使用jobs来打印出进程的信息。

第九关-进程bg内置命令：在第八关的测试文件之上的一个更加完整的测试，这里也就是在停止后，输出进程信息之后，使用bg命令来唤醒进程2，也就是刚才被挂起的程序，接下来继续使用Jobs命令来输出结果。

第十关-进程fg内置命令：将后台的进程更改为前台正在运行的程序。测试文中进程1根据&可以知道，进程1是一个后台进程。先使用fg命令将其转化为前台的一个程序，接下来停止进程1，然后打印出进程信息，这时候进程1应该是前台程序同时被挂起了，接下来使用fg命令使其继续运行，使用jobs来打印出进程信息

第十一关-将SIGINT转发给前台进程组中的每个进程：需要将SIGINT发给前台进程组中的每个进程。ps –a 显示所有进程，这里是有两个进程的，mysplit创建了一个子进程，接下来发送指令SIGINT，所以进程组中的所有进程都应该停止，接下来调用pl来查看该进程组中的每个进程是否都停止了。

第十二关-将SIGTSTP转发到前台进程组中的每个进程：该测试程序是为了测试将SIGTSTP转发给前台进程组中的每个进程。与上一关相同，只需要相应的进程被挂起即可。

第十三关-重新启动进程组中的每个已停止的进程：该程序是为了测试重新启动进程组中的每个停止的进程。这里也就是使用fg来唤醒整个工作，中间使用ps -a来查看停止整个工作和唤醒整个工作的区别。

第十四关-简单的错误处理：为了测试简单的错误处理。这里的测试文件，也就是测试fg和bg后面的参数，我们知道fg和bg后面需要一个JID或者是PID，其中JID是加上%的整型数。其余参数都应该报错，或是没有参数也应该报错。接下来测试的功能，都在上面的关卡测试过了

第十五关-结合在一起

第十六关-测试shell是否能够处理来自其他进程而不是终端的SIGTSTP和SIGINT信号：这个测试文件的具体含义就是，用户程序向job 2传送了中止信号，所以最后会输出进程2被中止的信息。同时，mystop需要自己停止才能给别的进程发送信号，所以中间也会出现进程1被中止的信息

实验总结

在本次Shell实验室实践中，我深入探索了构建小型Shell程序的核心机制，特别是在进程控制、信号处理及作业管理方面的应用。实验的关键环节如下：

命令解析与执行逻辑定制：我首先开发了Builtin_Cmd()函数，该函数通过比对用户输入与内置命令列表，如quit、jobs、bg、fg，迅速执行对应操作或返回控制流。若非内置，则通过eval()函数处理。此函数负责解析用户输入，通过parseline()解析命令行，确定作业是前台(FG)还是后台(BG)执行。

进程与作业管理：针对作业执行，我实现了后台(&)命令的逻辑，允许作业在后台独立运行而不阻塞shell。利用fork()创建子进程，并通过setpgid确保子进程拥有独立进程组，避免后台作业接收前台信号干扰。addjob()管理作业状态，记录进程ID与作业ID，PID与JID的映射。

信号响应机制：我设计了信号处理器，如sigint_handler()与st_handler()，以响应SIGINT（Ctrl+C）和SIGTSTP（Ctrl+Z）信号。确保前台作业正确响应信号，后台作业不受影响。此外，sigchld_handler()确保僵死进程得以回收，通过waitpid()监控并清理。

作业控制命令实现：do_bgfg()和do_fg()内置命令，分别用于将作业从前台切换到后台或恢复到前台。通过getjobjid()检索作业信息，无论作业状态如何，bg命令将作业设为后台，fg则等待作业前台完成。

错误处理与测试：我进行了全面的测试，如通过trace文件模拟实际场景，如后台echo命令后跟&、jobs列出作业、以及fg与bg命令的交互，确保了作业控制逻辑的准确性。此外，我解决了子进程成为僵尸进程未回收的问题，确保了系统资源的有效管理。

通过本实验，不仅增强了对Unix Shell程序构建原理的深入理解，而且提升了信号处理、进程控制、作业管理及异常处理等实用技巧。实验成果体现在能够编写出一个具备基本功能的简化Shell，能有效处理用户命令、管理作业，以及正确响应信号，展现了良好的系统交互能力。

所有代码

/* * tsh - A tiny shell program with job control* * <Put your name and login ID here>*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>/* Misc manifest constants */
#define MAXLINE    1024   /* max line size */
#define MAXARGS     128   /* max args on a command line */
#define MAXJOBS      16   /* max jobs at any point in time */
#define MAXJID    1<<16   /* max job ID *//* Job states */
#define UNDEF 0 /* undefined */
#define FG 1    /* running in foreground */
#define BG 2    /* running in background */
#define ST 3    /* stopped *//* * Jobs states: FG (foreground), BG (background), ST (stopped)* Job state transitions and enabling actions:*     FG -> ST  : ctrl-z*     ST -> FG  : fg command*     ST -> BG  : bg command*     BG -> FG  : fg command* At most 1 job can be in the FG state.*//* Global variables */
extern char **environ;      /* defined in libc */
char prompt[] = "tsh> ";    /* command line prompt (DO NOT CHANGE) */
int verbose = 0;            /* if true, print additional output */
int nextjid = 1;            /* next job ID to allocate */
char sbuf[MAXLINE];         /* for composing sprintf messages */struct job_t {              /* The job struct */pid_t pid;              /* job PID */int jid;                /* job ID [1, 2, ...] */int state;              /* UNDEF, BG, FG, or ST */char cmdline[MAXLINE];  /* command line */
};
struct job_t jobs[MAXJOBS]; /* The job list */
/* End global variables *//* Function prototypes *//* Here are the functions that you will implement */
void eval(char *cmdline);
int builtin_cmd(char **argv);
void do_bgfg(char **argv);
void waitfg(pid_t pid);void sigchld_handler(int sig);
void sigtstp_handler(int sig);
void sigint_handler(int sig);/* Here are helper routines that we've provided for you */
int parseline(const char *cmdline, char **argv); 
void sigquit_handler(int sig);void clearjob(struct job_t *job);
void initjobs(struct job_t *jobs);
int maxjid(struct job_t *jobs); 
int addjob(struct job_t *jobs, pid_t pid, int state, char *cmdline);
int deletejob(struct job_t *jobs, pid_t pid); 
pid_t fgpid(struct job_t *jobs);
struct job_t *getjobpid(struct job_t *jobs, pid_t pid);
struct job_t *getjobjid(struct job_t *jobs, int jid); 
int pid2jid(pid_t pid); 
void listjobs(struct job_t *jobs);void usage(void);
void unix_error(char *msg);
void app_error(char *msg);
typedef void handler_t(int);
handler_t *Signal(int signum, handler_t *handler);/** main - The shell's main routine */
int main(int argc, char **argv) 
{char c;char cmdline[MAXLINE];int emit_prompt = 1; /* emit prompt (default) *//* Redirect stderr to stdout (so that driver will get all output* on the pipe connected to stdout) */dup2(1, 2);/* Parse the command line */while ((c = getopt(argc, argv, "hvp")) != EOF) {switch (c) {case 'h':             /* print help message */usage();break;case 'v':             /* emit additional diagnostic info */verbose = 1;break;case 'p':             /* don't print a prompt */emit_prompt = 0;  /* handy for automatic testing */break;default:usage();}}/* Install the signal handlers *//* These are the ones you will need to implement */Signal(SIGINT,  sigint_handler);   /* ctrl-c */Signal(SIGTSTP, sigtstp_handler);  /* ctrl-z */Signal(SIGCHLD, sigchld_handler);  /* Terminated or stopped child *//* This one provides a clean way to kill the shell */Signal(SIGQUIT, sigquit_handler); /* Initialize the job list */initjobs(jobs);/* Execute the shell's read/eval loop */while (1) {/* Read command line */if (emit_prompt) {printf("%s", prompt);fflush(stdout);}if ((fgets(cmdline, MAXLINE, stdin) == NULL) && ferror(stdin))app_error("fgets error");if (feof(stdin)) { /* End of file (ctrl-d) */fflush(stdout);exit(0);}/* Evaluate the command line */eval(cmdline);fflush(stdout);fflush(stdout);} exit(0); /* control never reaches here */
}/* * eval - Evaluate the command line that the user has just typed in* * If the user has requested a built-in command (quit, jobs, bg or fg)* then execute it immediately. Otherwise, fork a child process and* run the job in the context of the child. If the job is running in* the foreground, wait for it to terminate and then return.  Note:* each child process must have a unique process group ID so that our* background children don't receive SIGINT (SIGTSTP) from the kernel* when we type ctrl-c (ctrl-z) at the keyboard.  
*/
void eval(char *cmdline) 
{char* argv[MAXARGS];   //execve()函数的参数int state = UNDEF;  //工作状态，FG或BG sigset_t set;pid_t pid;  //进程id// 处理输入的数据if(parseline(cmdline, argv) == 1)  //解析命令行，返回给argv数组state = BG;elsestate = FG;if(argv[0] == NULL)  //命令行为空直接返回return;// 如果不是内置命令if(!builtin_cmd(argv)){if(sigemptyset(&set) < 0)unix_error("sigemptyset error");if(sigaddset(&set, SIGINT) < 0 || sigaddset(&set, SIGTSTP) < 0 || sigaddset(&set, SIGCHLD) < 0)unix_error("sigaddset error");//在它派生子进程之前阻塞SIGCHLD信号，防止竞争 if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL) < 0)unix_error("sigprocmask error");if((pid = fork()) < 0)  //fork创建子进程失败 unix_error("fork error");else if(pid == 0)  //fork创建子进程{// 子进程的控制流开始if(sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) < 0)  //解除阻塞unix_error("sigprocmask error");if(setpgid(0, 0) < 0)  //设置子进程id unix_error("setpgid error");if(execve(argv[0], argv, environ) < 0){printf("%s: command not found\n", argv[0]);exit(0);}}// 将当前进程添加进job中，无论是前台进程还是后台进程addjob(jobs, pid, state, cmdline);// 恢复受阻塞的信号 SIGINT SIGTSTP SIGCHLDif(sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL) < 0)unix_error("sigprocmask error");// 判断子进程类型并做处理if(state == FG)waitfg(pid);  //前台作业等待elseprintf("[%d] (%d) %s", pid2jid(pid), pid, cmdline);  //将进程id映射到job id   }return;
}/* * parseline - Parse the command line and build the argv array.* * Characters enclosed in single quotes are treated as a single* argument.  Return true if the user has requested a BG job, false if* the user has requested a FG job.  */
int parseline(const char *cmdline, char **argv) 
{static char array[MAXLINE]; /* holds local copy of command line */char *buf = array;          /* ptr that traverses command line */char *delim;                /* points to first space delimiter */int argc;                   /* number of args */int bg;                     /* background job? */strcpy(buf, cmdline);buf[strlen(buf)-1] = ' ';  /* replace trailing '\n' with space */while (*buf && (*buf == ' ')) /* ignore leading spaces */buf++;/* Build the argv list */argc = 0;if (*buf == '\'') {buf++;delim = strchr(buf, '\'');}else {delim = strchr(buf, ' ');}while (delim) {argv[argc++] = buf;*delim = '\0';buf = delim + 1;while (*buf && (*buf == ' ')) /* ignore spaces */buf++;if (*buf == '\'') {buf++;delim = strchr(buf, '\'');}else {delim = strchr(buf, ' ');}}argv[argc] = NULL;if (argc == 0)  /* ignore blank line */return 1;/* should the job run in the background? */if ((bg = (*argv[argc-1] == '&')) != 0) {argv[--argc] = NULL;}return bg;
}/* * builtin_cmd - If the user has typed a built-in command then execute*    it immediately.  */
int builtin_cmd(char **argv) 
{if(!strcmp(argv[0], "quit"))  //如果命令是quit，退出exit(0);else if(!strcmp(argv[0], "bg") || !strcmp(argv[0], "fg"))  //如果是bg或者fg命令，执行do_fgbg函数 do_bgfg(argv);else if(!strcmp(argv[0], "jobs"))  //如果命令是jobs，列出正在运行和停止的后台作业listjobs(jobs);elsereturn 0;     /* not a builtin command */return 1;
}/* * do_bgfg - Execute the builtin bg and fg commands*/
void do_bgfg(char **argv)
{int num;struct job_t *job;// 没有参数的fg/bg应该被丢弃if(!argv[1]){  //命令行为空printf("%s command requires PID or %%jobid argument\n", argv[0]);return ;}// 检测fg/bg参数，其中%开头的数字是JobID，纯数字的是PIDif(argv[1][0] == '%'){  //解析jidif((num = strtol(&argv[1][1], NULL, 10)) <= 0){printf("%s: argument must be a PID or %%jobid\n",argv[0]);//失败,打印错误消息return;}if((job = getjobjid(jobs, num)) == NULL){printf("%%%d: No such job\n", num); //没找到对应的job return;}} else {if((num = strtol(argv[1], NULL, 10)) <= 0){printf("%s: argument must be a PID or %%jobid\n",argv[0]);//失败,打印错误消息return;}if((job = getjobpid(jobs, num)) == NULL){printf("(%d): No such process\n", num);  //没找到对应的进程 return;}}if(!strcmp(argv[0], "bg")){// bg会启动子进程，并将其放置于后台执行job->state = BG;  //设置状态 if(kill(-job->pid, SIGCONT) < 0)  //采用负数发送信号到进程组 unix_error("kill error");printf("[%d] (%d) %s", job->jid, job->pid, job->cmdline);} else if(!strcmp(argv[0], "fg")) {job->state = FG;  //设置状态 if(kill(-job->pid, SIGCONT) < 0)  //采用负数发送信号到进程组 unix_error("kill error");// 当一个进程被设置为前台执行时，当前tsh应该等待该子进程结束waitfg(job->pid);} else {puts("do_bgfg: Internal error");exit(0);}return;
}/* * waitfg - Block until process pid is no longer the foreground process*/
void waitfg(pid_t pid)
{struct job_t *job = getjobpid(jobs, pid);if(!job) return;// 如果当前子进程的状态没有发生改变，则tsh继续休眠while(job->state == FG)// 使用sleep的这段代码会比较慢，最好使用sigsuspendsleep(1);return;
}/****************** Signal handlers*****************//* * sigchld_handler - The kernel sends a SIGCHLD to the shell whenever*     a child job terminates (becomes a zombie), or stops because it*     received a SIGSTOP or SIGTSTP signal. The handler reaps all*     available zombie children, but doesn't wait for any other*     currently running children to terminate.  */
void sigchld_handler(int sig)
{int status, jid;pid_t pid;struct job_t *job;if(verbose)puts("sigchld_handler: entering");/*以非阻塞方式等待所有子进程waitpid 参数3：1.     0     ： 执行waitpid时， 只有在子进程 **终止** 时才会返回。2. WNOHANG   : 若子进程仍然在运行，则返回0 。注意只有设置了这个标志，waitpid才有可能返回03. WUNTRACED : 如果子进程由于传递信号而停止，则马上返回。只有设置了这个标志，waitpid返回时，其WIFSTOPPED(status)才有可能返回true*/while((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG | WUNTRACED)) > 0){// 如果当前这个子进程的job已经删除了，则表示有错误发生if((job = getjobpid(jobs, pid)) == NULL){printf("Lost track of (%d)\n", pid);return;}jid = job->jid;//接下来判断三种状态 // 如果这个子进程收到了一个暂停信号（还没退出） if(WIFSTOPPED(status)){printf("Job [%d] (%d) stopped by signal %d\n", jid, job->pid, WSTOPSIG(status));job->state = ST;  //状态设为挂起 }// 如果子进程通过调用 exit 或者一个返回 (return) 正常终止else if(WIFEXITED(status)){if(deletejob(jobs, pid))if(verbose){printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) deleted\n", jid, pid);printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) terminates OK (status %d)\n", jid, pid, WEXITSTATUS(status));}}// 如果子进程是因为一个未被捕获的信号终止的，例如SIGKILLelse {if(deletejob(jobs, pid)){  //清除进程if(verbose)printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) deleted\n", jid, pid);}printf("Job [%d] (%d) terminated by signal %d\n", jid, pid, WTERMSIG(status));  //返回导致子进程终止的信号的数量}}if(verbose)puts("sigchld_handler: exiting");return;
}/* * sigint_handler - The kernel sends a SIGINT to the shell whenver the*    user types ctrl-c at the keyboard.  Catch it and send it along*    to the foreground job.  */
void sigint_handler(int sig)
{if(verbose)puts("sigint_handler: entering");pid_t pid = fgpid(jobs);if(pid){// 发送SIGINT给前台进程组里的所有进程// 需要注意的是，前台进程组内的进程除了当前前台进程以外，还包括前台进程的子进程。// 最多只能存在一个前台进程，但前台进程组内可以存在多个进程if(kill(-pid, SIGINT) < 0)unix_error("kill (sigint) error");if(verbose){printf("sigint_handler: Job (%d) killed\n", pid);}}if(verbose)puts("sigint_handler: exiting");return;
}/** sigtstp_handler - The kernel sends a SIGTSTP to the shell whenever*     the user types ctrl-z at the keyboard. Catch it and suspend the*     foreground job by sending it a SIGTSTP.  */
void sigtstp_handler(int sig)
{if(verbose)puts("sigstp_handler: entering");pid_t pid = fgpid(jobs);struct job_t *job = getjobpid(jobs, pid);if(pid){if(kill(-pid, SIGTSTP) < 0)unix_error("kill (tstp) error");if(verbose){printf("sigstp_handler: Job [%d] (%d) stopped\n", job->jid, pid);}}if(verbose)puts("sigstp_handler: exiting");return;
}/********************** End signal handlers*********************//************************************************ Helper routines that manipulate the job list**********************************************//* clearjob - Clear the entries in a job struct */
void clearjob(struct job_t *job) {job->pid = 0;job->jid = 0;job->state = UNDEF;job->cmdline[0] = '\0';
}/* initjobs - Initialize the job list */
void initjobs(struct job_t *jobs) {int i;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)clearjob(&jobs[i]);
}/* maxjid - Returns largest allocated job ID */
int maxjid(struct job_t *jobs) 
{int i, max=0;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)if (jobs[i].jid > max)max = jobs[i].jid;return max;
}/* addjob - Add a job to the job list */
int addjob(struct job_t *jobs, pid_t pid, int state, char *cmdline) 
{int i;if (pid < 1)return 0;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++) {if (jobs[i].pid == 0) {jobs[i].pid = pid;jobs[i].state = state;jobs[i].jid = nextjid++;if (nextjid > MAXJOBS)nextjid = 1;strcpy(jobs[i].cmdline, cmdline);if(verbose){printf("Added job [%d] %d %s\n", jobs[i].jid, jobs[i].pid, jobs[i].cmdline);}return 1;}}printf("Tried to create too many jobs\n");return 0;
}/* deletejob - Delete a job whose PID=pid from the job list */
int deletejob(struct job_t *jobs, pid_t pid) 
{int i;if (pid < 1)return 0;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++) {if (jobs[i].pid == pid) {clearjob(&jobs[i]);nextjid = maxjid(jobs)+1;return 1;}}return 0;
}/* fgpid - Return PID of current foreground job, 0 if no such job */
pid_t fgpid(struct job_t *jobs) {int i;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)if (jobs[i].state == FG)return jobs[i].pid;return 0;
}/* getjobpid  - Find a job (by PID) on the job list */
struct job_t *getjobpid(struct job_t *jobs, pid_t pid) {int i;if (pid < 1)return NULL;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)if (jobs[i].pid == pid)return &jobs[i];return NULL;
}/* getjobjid  - Find a job (by JID) on the job list */
struct job_t *getjobjid(struct job_t *jobs, int jid) 
{int i;if (jid < 1)return NULL;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)if (jobs[i].jid == jid)return &jobs[i];return NULL;
}/* pid2jid - Map process ID to job ID */
int pid2jid(pid_t pid) 
{int i;if (pid < 1)return 0;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++)if (jobs[i].pid == pid) {return jobs[i].jid;}return 0;
}/* listjobs - Print the job list */
void listjobs(struct job_t *jobs) 
{int i;for (i = 0; i < MAXJOBS; i++) {if (jobs[i].pid != 0) {printf("[%d] (%d) ", jobs[i].jid, jobs[i].pid);switch (jobs[i].state) {case BG: printf("Running ");break;case FG: printf("Foreground ");break;case ST: printf("Stopped ");break;default:printf("listjobs: Internal error: job[%d].state=%d ", i, jobs[i].state);}printf("%s", jobs[i].cmdline);}}
}
/******************************* end job list helper routines******************************//************************ Other helper routines***********************//** usage - print a help message*/
void usage(void) 
{printf("Usage: shell [-hvp]\n");printf("   -h   print this message\n");printf("   -v   print additional diagnostic information\n");printf("   -p   do not emit a command prompt\n");exit(1);
}/** unix_error - unix-style error routine*/
void unix_error(char *msg)
{fprintf(stdout, "%s: %s\n", msg, strerror(errno));exit(1);
}/** app_error - application-style error routine*/
void app_error(char *msg)
{fprintf(stdout, "%s\n", msg);exit(1);
}/** Signal - wrapper for the sigaction function*/
handler_t *Signal(int signum, handler_t *handler) 
{struct sigaction action, old_action;action.sa_handler = handler;  sigemptyset(&action.sa_mask); /* block sigs of type being handled */action.sa_flags = SA_RESTART; /* restart syscalls if possible */if (sigaction(signum, &action, &old_action) < 0)unix_error("Signal error");return (old_action.sa_handler);
}/** sigquit_handler - The driver program can gracefully terminate the*    child shell by sending it a SIGQUIT signal.*/
void sigquit_handler(int sig) 
{printf("Terminating after receipt of SIGQUIT signal\n");exit(1);
}